способ получения гипсового вяжущего

Формула изобретения

Способ получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающий механоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, отличающийся тем, что в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий следующий химический состав, %: ппп 21,12, SiO₂ 0,05, Fe₂O ₃ 0,06, CaO 32,0, MgO 0,10, SO₃ 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите № 02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий.

Известен способ производства вяжущих веществ на базе сульфатного сырья, в основном двуводного сульфата кальция CaSO₄ 2H₂O, основанный на технологии обжига этого сырья при 140-1000°C. На базе данной технологии производится строительный гипс, ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс (эстрих-гипс). (Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1986, 464 с.).

Недостатком известного способа является использование в качестве сырья природного гипсового камня - двуводного сульфата кальция, запасы которого ограничены, и высокая энергоемкость технологического процесса.

В качестве прототипа принят способ получения гипсового вяжущего на базе карбонатного сырья - шламового отхода, включающий нейтрализацию шламового отхода раствором серной кислоты, механоактивацию и его автоклавную обработку, причем в качестве шламового отхода используют шламовый отход химической подготовки воды на ТЭЦ (патент РФ № 2200714, дата приоритета 23.04.2001, дата публикации 20.03.2003, авторы Сучков В.П. и Киушкин Э.В., RU, прототип).

Недостатком прототипа является то, что шламовый отход подготовки воды на ТЭЦ является карбонатным, поэтому требуется дополнительная операция по его нейтрализации серной кислотой, а последующая температурная обработка должна производиться в автоклаве, что усложняет технологию и требует больших энергозатрат.

Задачей изобретения является снижение энергозатрат при производстве вяжущего на базе пылевидных фракций сульфатного сырья и утилизация отходов.

Для решения поставленной задачи в способе получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающем мехацоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, согласно изобретению, в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий сульфат кальция и имеющий следующий химический состав, %: ппп -21,12, SiO₂ - 0,05, Fe ₂O₃ - 0,06, CaO - 32,0, MgO - 0,10, SO₃ - 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите № 02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении.

Использование в качестве сырья для получения гипсового вяжущего шламового отхода от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащего сульфат кальция, обеспечивает новизну способу, позволяет упростить технологию производства вяжущего и снизить при этом энергозатраты, а также является важным экологическим аспектом, так как решается задача утилизации отходов.

Характеристики шлама от переработки катализаторов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Химический состав шлама от переработки катализаторов
Содержание оксидов, %
ппп	SiO 2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO 3	Na2O	Ka2O	NaCl
21,12	0,05	-	0,06	32,0	0,10	6,8	-	-	-

Таблица 2
Свойства шлама от переработки катализаторов
Влажность, %	Удельная поверхность, м 2/кг	Истинная плотность, кг/м 3	Насыпная плотность, кг/м3
20	320	2200	786

Данный шлам относится к сульфатным, так как по данным рентгеноструктурного и дифференциально-термического анализов в нем содержится до 80% сульфата кальция, что согласуется с требованиями ГОСТ 4013-82 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов», содержание других соединений является незначительным.

Получение гипсового вяжущего, согласно изобретению, осуществляется следующим образом. Шлам - отход переработки катализаторов производства цветных металлов предварительно сушат в сушильном барабане до остаточной влажности 1-2%, затем производят помол в шаровой мельнице в течение 15-20 мин до остатка на сите № 02 не более 2%. Термическая обработка гипсового вяжущего производится при атмосферном давлении и температуре 170-180°C в течение 1-2 час.

У полученного вяжущего определяли нормальную густоту гипсового теста по методу Суттарда и сроки схватывания на приборе Вика. Прочностные показатели определяли на образцах-балочках размером 4×4×16 см через два часа после формования.

Результаты исследования свойств гипсового вяжущего, полученного на основе шлама от переработки катализаторов представлены в табл.3.

Таблица 3
Свойства гипсового вяжущего, полученного на основе шлама переработки катализаторов
Наименование показателей	Значения показателей
	Фактические (по предлагаемому способу)	По ГОСТ 125 -79*
Тонкость помола (остаток на сите № 02)	1,6	не более 2% (тонкий помол)
Нормальная густота, %	65
Сроки схватывания, мин:
начало	6,5	Не ранее 2
конец	9,0	Не позднее 15
Предел прочности при изгибе, МПа	2,34	2,0
Предел прочности при сжатии, МПа	4,45	4,0
Марка гипсового вяжущего	Г4	Г 2-Г 25

Таким образом, полученное вяжущее на базе шлама от переработки катализаторов соответствует требованиям ГОСТ по основным показателям и позволяет рекомендовать его к использованию взамен вяжущего, полученного на традиционном природном сырье.

Предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты на производство гипсового вяжущего на базе пылевидных фракций сульфатного сырья-шлама от переработки катализаторов за счет безавтоклавной термообработки и утилизировать отходы, улучшая при этом экологическую обстановку.